[发明专利]一种加弧辉光离子渗镀镁合金板的方法

权利要求书

1.一种加弧辉光离子渗镀镁合金板的方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁合金板、钛棒、铜棒、镍棒、乙醇、氩气、砂纸，其准备用量如下：以毫米、毫升、厘米³为计量单位

镁合金板：AZ31B                 50 mm×50 mm×10 mm

钛棒：Ti                             Φ70 mm×50 mm

铜棒：Cu                            Φ50 mm×40 mm

镍棒：Ni                            Φ30 mm×30 mm

乙醇：C₂H₅OH                     2000 ml±5 ml

氩气：Ar                            100000 cm³±50 cm³

砂纸：SiC                           276 mm×230 mm×0.5 mm

渗镀方法如下：

(1) 精选化学物质材料

对制备所需的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制；

镁合金板：固体板状                 99.5 %

钛棒：固体块状                       99.99 %

铜棒：固体棒状                       99.9 %

镍棒：固体棒状                       99.9 %

乙醇：液态液体                       99.9 %

氩气：气态气体                       99.99 %

砂纸：固体纸状                       800目

(2) 打磨镁合金板表面

将镁合金板置于平板上，用砂纸打磨表面，使表面粗糙度为Ra=0.32-0.63 μm，并确定上面为正面；

(3) 制作复合靶

取钛棒：                       Φ70 mm×50 mm

取铜棒：                       Φ50 mm×40 mm

取镍棒：                       Φ30 mm×30 mm

将钛棒、铜棒和镍棒进行机械加工，镶嵌制成层状复合靶，复合靶尺寸为Φ70 mm×50 mm；

(4) 清洗复合靶

将复合靶置于超声波清洗槽中，加入乙醇500 ml，进行清洗，时间10 min，清洗后晾干，靶芯为镍，中间靶为铜，外靶为钛；

(5) 加弧辉光离子渗镀镁合金板表面

镁合金板的表面加弧辉光离子渗镀是在加弧辉光离子渗镀炉中进行的，是在真空状态、氩气保护、辉光电源、电弧电源、外水循环冷却下完成的；

① 清洁加弧辉光离子渗镀炉

打开加弧辉光离子渗镀炉，用压缩空气清理炉内灰尘及有害物质，时间5min，使炉内清洁；

然后通入氩气，氩气输入速度50 cm³/min，驱除炉内有害气体，时间5 min，使炉内洁净；

② 置放镁合金板

将镁合金板置于加弧辉光离子渗镀炉内的底部工作转台上，正面朝上，工作转台连通辉光电源阴极；

③ 置放复合靶

将层状复合靶置于炉内的靶座上，靶芯向下对准镁合金板，复合靶与镁合金板的距离为150 mm；

④ 抽出炉内空气

关闭炉门，抽取炉内空气，使炉内压强为15 Pa；

⑤ 输入氩气

开启氩气瓶，向炉内输入氩气，氩气输入速度15 cm³/min，使炉内压强恒定在15 Pa；

⑥ 开启炉腔外部的外水循环冷却水，冷却加弧辉光离子渗镀炉；

⑦ 开启炉内底部的工作转台，使其转动，转动速度100 r/min，同时接通辉光电源阴极，辉光电源电压400V，功率5 kW；

⑧ 开启炉内上部的复合靶靶座转动电源，使其转动，同时接通电弧电源，电弧电源电流50A，电压24V，功率1.2 kW；靶座转动速度50 r/min；

⑨ 电弧电源阳极使用复合靶的钛+铜+镍靶芯，电弧在电弧电源阴极和复合靶阳极之间产生，复合靶表面上产生直径为10^-3 mm的弧斑，弧斑处于3800 ℃高温、35 MPa高气压与10⁶~10⁸ A/cm²高电流密度状态下，在复合靶表面迅速运动，钛、铜、镍离子流在辉光电压的吸引下，高速轰击工件表面，使工件进一步加热到渗镀金属温度，并使铜、镍、钛离子沉积在镁合金板表面；

⑩ 关闭电弧电源，辉光电源继续作用于镁合金板的表面，作用时间10 min，使镁合金板表面的膜层继续固化成膜；

? 关闭辉光电源，在外水循环冷却下、在氩气保护下随炉冷却至25 ℃；

? 关闭氩气阀，停止输入氩气；关闭外水循环冷却；

? 打开加弧辉光离子渗镀炉，取出表面渗镀合金的镁合金板；

(6) 低温回火

将渗镀了金属化层的镁合金板置于低温回火炉中，进行低温回火，回火温度150℃，回火时间60 min；

(7) 清理镁合金板表面

用砂纸打磨镁合金板表面，使其光洁；用乙醇清洗镁合金板表面，然后晾干；

(9) 检测、化验、分析、表征

对表面渗镀金属化层的镁合金板的形貌、成分、化学物理性能、力学性能进行检测、化验、分析、表征；

用划痕仪进行膜层与镁合金板的结合强度分析；

用光学显微镜和扫描电镜对镁合金板的合金化表面和界面进行显微组织和微观形貌分析；

结论：渗镀后的镁合金板表面为灰色膜层，膜厚度为5-10 μm，表面硬度达HV100，耐腐蚀性可提高90%；

 (10) 储存

对渗镀后的镁合金板用软质材料包装，置于清洁、阴凉、干燥环境，要防潮、防晒、防酸碱盐腐蚀，储存温度20℃±2℃，相对湿度≤10%。